Propozycja realizacji ćwiczeń

BADANIE PRZERZUTNIKÓW

W trakcie badania przerzutników należy łączyć wyjście przerzutnika Q z wejściem wskaźnika diodowego QW, zanegowane wyjście przerzutnika

_

Q z Q_ W. Kreska nad Q oznacza negację stanu

(jeśli Q=1 to Q_ =0). Dla przerzutników RS w pewnych przypadkach występuje odstępstwo od tej

reguły. Wejście zegarowe oznaczane w skrypcie CK jest równoważne oznaczeniu T modelu. Wyjść Q i Q_ nie wolno zwierać oraz łączyć z wyjściami A0 do A3! Wejście T badanych przerzutników

synchronicznych RS, D, JK i T podłączyć do wyjścia PRS układu taktowania. Naciśnięcie przycisku TAKT powoduje pojawienie się sygnału 1 na wyjściu PRS, puszczenie - stanu 0. Uwaga! Zaobserwować, w którym odcinku taktu, tzn. zbocza narastającego/ opadającego lub poziomu niskiego/wysokiego przerzutnik reaguje na zmianę wejść. Brak trwałego styku pomiędzy wtykiem przewodu łączeniowego a gniazdem na płycie może prowadzić do błędnych obserwacji i wniosków! Przebieg ćwiczenia

Podać napięcie zasilające +5V do układu.

I. Podłączyć wejścia R i S przerzutnika RS (rys. i tab. 3.1)do dowolnych wyjść zadajnika stanów logicznych, np. R do A0 a S do A1. Zadawać stany zgodnie z tabelą 3.1. Dla

przypadku R=0 i S=0 powinno być Q=1 i _

Q=1 co oznacza stan zabroniony.

II. Zewrzeć wejście R z S i podłączyć do zadajnika (w tym celu można wykorzystać przewód ze specjalnymi wtykami lub dodatkową płytkę zaciskową). Podać stan 0, zaobserwować stan zabroniony na wyjściach, a następnie podać stan 1, zanotować stan wyjść Q i Q_ . W

sprawozdaniu przeanalizować zachowanie się układu badanego (wskazówka: rzeczywiste bramki charakteryzuje opóźnienie zmiany wyjścia w stosunku do zaistniałej zmiany stanu na wejściu. Czas opóźnienia nazywany czasem propagacji może być różny dla różnych egzemplarzy bramek) oraz odpowiedzieć na pytanie jak zachowałby się układ z bramkami o jednakowych opóźnieniach. III. Zbadać zgodność wyników obserwacji z odpowiednimi tabelami przerzutników

synchronicznego RS (rys. i tab. 3.2), D zbudowanego z RS (rys. i tab. 3.3).

IV. Zbadać zgodność wyników obserwacji z odpowiednimi tabelami przerzutników scalonego D (rys. 3.12 i tab. 3.3) i scalonego JK (rys. 3.13 i tab. 3.4). W przypadku JK zaobserwować efekt zapamiętywania stanu wejść J K na zboczu narastającym i zmianę wyjść na zboczu opadającym (puszczenie klawisza TAKT). Wejście CR (ang. clear) umożliwia wymuszenie stanu niskiego na wyjściu Q, a PR (ang. preset) wysokiego bez względu na stan wejść D,JK lub T. Wejścia CR i PR (podłączyć do zadajnika) mają wyższy priorytet niż pozostałe i są aktywne w stanie 0. Ustawienie obu w stan 1 umożliwia sprawdzenie zgodności układów z tabelami przejść.

V. Zbadać zgodność wyników obserwacji z odpowiednimi tabelami przerzutnika T zbudowanego z JK na różne sposoby (rys. i tab. 3.6). Przerzutnik D można uzyskać z JK podobnie jak badany w punkcie III przerzutnik D z synchronicznego RS zwierając wyjście bramki negacji oznaczone _J_ z wejściem K.

VI. Na wejście T przerzutnika T zbudowanego z JK podać sygnał z generatora przebiegu prostokątnego. Zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegi na wejściu T i wyjściuQ_ .

VII. Zbadać współdziałanie układu taktowania z detektorem liczby impulsów wg punktu 3.5.6 instrukcji. W sprawozdaniu wyjaśnić dlaczego wyjście PRS układu taktowania pozbawione jest dodatkowych impulsów wywoływanych drganiami mechanicznymi styku obecnymi na wyjściu I oraz przeanalizować działanie układu z rys. 3.7 i 3.10. Zaproponować układ zliczający więcej niż 3 impulsy.

Opracował

Propozycja realizacji ćwiczenia

ELEMENTY ARYTMETYCZNE

Badanie układów arytmetycznych w tym ćwiczeniu polega na zmontowaniu odpowiedniego układu, wyzerowaniu go, rejestrowaniu wyniku przy zadanych wartościach liczb A i B.

Niepodłączenie wejścia w układach TTL jest równoważne z podaniem stanu H.

Brak trwałego styku pomiędzy wtykiem przewodu łączeniowego a gniazdem na płycie może prowadzić do błędnych obserwacji i wniosków!

Przebieg ćwiczenia

Podać napięcie zasilające +5V do układu.

I. Badanie sumatora 1-bitowego.

Wcisnąć klawisz SSz przełącznika wyboru układu.

Na zadajniku stanów logicznych ustawić: A=1100 i B=1010. Połączyć wyjście Q3 rejestru

PISO z wejściem Bi sumatora-subtraktora. Przełącznik „PRZESUWANIE" ustawić w

pozycji „W PRAWO" a „Sumator/Subtraktor" w pozycje „SUMATOR”. Wyzerować układ a następnie z zadajnika przepisać wartości A i B do rejestrów PISO (nacisnąć przycisk „WPISYWANIE"). Naciskając TAKT podawać kolejne pary bitów liczb A i B na wejście sumatora 1-bitowego. Porównać wyniki obserwacji z tabelą 6.1 instrukcji. Badanie przeprowadzić dla Ci-1=0 oraz powtórzyć dla Ci-1=1.

II.Badanie subtraktora 1-bitowego.

Wcisnąć klawisz SSz przełącznika wyboru układu.

Przełącznik „Sumator/Subtraktor" ustawić w pozycję „SUBTRAKTOR”. Powtórzyć czynności jak w punkcie poprzednim. Porównać wyniki obserwacji z tabelą 6.2 instrukcji. Oznaczenie Vi-1w tabeli jest równoważne Bi-1 w układzie badanym.

III. Badanie sumatora-subtraktora szeregowego.

Wcisnąć klawisz SSz przełącznika wyboru układu.

Połączyć układ z rys. 6.3 instrukcji wykorzystując rejestry PISO, sumator-subtraktor, przerzutnik D i rejestr SIPO do obserwacji wyniku po 8 impulsach taktujących (przycisk „TAKT”). Spisać wartości A i B oraz wynik A+B dla dwóch wartości A i B. Powtórzyć czynności dla działania A-B.

IV. Badanie sumatora równoległego.

Wcisnąć klawisz SR przełącznika wyboru układu.

Spisać wartości A i B oraz wynik A+B dla czterech kombinacji znaków i wartości A i B, tzn. +A+(+B), -A+(+B), +A+(-B) i -A+(-B). Po zmianie znaku należy zawsze nacisnąć klawisz zadajnika „PRZEPISYWANIE". Świecenie diody „ZNAK S" oznacza wynik ujemny.

V. Badanie sumatora-subtraktora dziesiętnego (w kodzie BCD). Wcisnąć klawisz SD przełącznika wyboru układu.

9). Badanie przeprowadzić dla C-1=0 oraz powtórzyć dla C-1=1.

Ustawić znak liczby B na "–". Wyjście CO pełni teraz funkcję przeniesienia! Spisać wartości

A i B zapisanych w kodzie BCD (dozwolone cyfry od 0 do 9), B (uzupełnienie do 9 liczby

B) oraz wynik A+B dla przypadków A>|B| i A=|B| przy podłączeniu C-1 do CO. Powtórzyć

czynności dla A<|B| przy podłączeniu C-1=0.

VI. Badanie komparatora szeregowego.

Wcisnąć klawisz KSz przełącznika wyboru układu.

Ustawić przełącznik „PRZESUWANIE" w pozycję „W LEWO". Wyzerować układ a następnie z zadajnika przepisać wartości A i B do rejestrów PISO (nacisnąć przycisk „WPISYWANIE"). Porównywać A z B (naciskając TAKT) aż wystąpi prawidłowy wynik lub zostaną porównane wszystkie pary bitów. Zanotować wartość A, B oraz wynik porównania dla trzech przypadków A=B, A<B, A>B.

VI. Badanie komparatora równoległego.

Wcisnąć klawisz KR przełącznika wyboru układu.

Zanotować wartość A, B oraz wynik porównania dla trzech przypadków A=B, A<B, A>B. Sprawozdanie

Dla sumatorów-subtraktorów porównać otrzymane wyniki z wyznaczonymi analitycznie, tj. wykonać działania „pod kreskę" dla wszystkich badanych w ćwiczeniu przypadków A i B. Zinterpretować wynik odejmowania za pomocą uzupełnienia do 9 (wskazówka: uzupełnienie do p-1, gdzie p=10 – podstawa systemu). Przedyskutować wady i zalety komparatora szeregowego i równoległego. Podstawy teoretyczne zawiera instrukcja do ćwiczenia ewentualnie podręcznik akademicki: Gryś S.: „Arytmetyka komputerów – w praktyce” PWN, Warszawa 2007.

Opracował dr inż. Sławomir Gryś

Propozycja realizacji ćwiczenia

SYNCHRONICZNE UKŁADY SEKWENCYJNE

Celem ćwiczenia jest poznanie funkcji elementów stanowiska oraz zaprojektowanie zadanego przez Prowadzącego układu sekwencyjnego. W protokole należy notować stany oraz konfigurację elementów stanowiska. Niepodłączenie wejścia w układach TTL jest równoważne z podaniem stanu H. Ustawienia przełącznika wyboru źródła impulsów prostokątnych: 3 - generator wewnętrzny, 4 - ręczne taktowanie (TAKT). Brak trwałego styku pomiędzy wtykiem przewodu łączeniowego a gniazdem na płycie może prowadzić do błędnych obserwacji i wniosków!

Przebieg ćwiczenia

Podać napięcie zasilające +5V do układu. I. Badanie układu licznik L1-dekoder D.

Ustawić przełącznik wyboru źródła impulsów prostokątnych w pozycję 3.

Nacisnąć przycisk "ZER" a następnie "START". Zaobserwować działanie układu licznik L1-dekoder D w zależności od stanu:

- wejścia "TAKT STOP" klucza synchronicznego KS (podać H a następnie L), - przycisku "STOP",

- wejść SC i SC bramek B1 i B2 (podać H a następnie L).

Na wejście PL licznika L1 podać stan L. Multiplekser MX1 ustawić w pozycji "ZADAJNIK". Na zadajniku ustawić dowolną wartość 4-bitową. Zaobserwować stan Dekodera D.

II. Badanie układu licznik-dekoder z układami sterowania US1 i US2.

Na wejście PL licznika L1 podać stan H (lub pozostawić niepodłączone).

Podłączyć wejście SC bramki B1 z wyjściem Q układu US1 a wejście SC bramki B2 z

wyjściem Q_ układu US1.

Wejście IR i IS układu US1 połączyć z wyjściami dekodera tak, aby licznik zliczał od wartości 2 do 11 w przedziale wewnętrznym a następnie zewnętrznym.

Odłączyć układ US1 a podłączyć US2. Wejścia I0 do I3 podłączyć do dowolnych wyjść dekodera. Określić wpływ podłączenia wejść układu US2 na prace licznika L1.

Uwaga! Aby ułatwić obserwacje można układ taktować ręcznie naciskając "TAKT". Wcześniej przełącznik źródła impulsów prostokątnych przełączyć w pozycję 4.

III. Badanie układu pamięciowego M (pamięć typu FIFO).

Multiplekser MX1 ustawić w pozycji "STOS M" a MX2 w pozycje "WPISYWANIE". Wyczyścić pamięć (nacisnąć "CZYSZCZENIE STOSU").

Wpisać do pamięci osiem dowolnych wartości z zadajnika (ustawić wartość i zapisać naciskając "TAKT STOSU") a następnie sprawdzić poprawność zapisu. W tym celu należy multiplekser MX2 ustawić w pozycję "RECYRKULACJA" i naciskać "TAKT STOSU". Zaobserwować efekt działania przycisku "USTAWIANIE SLOWA 0".

dekodera. Odblokować "BLOKADĘ WEJŚĆ I".

Zaobserwować skoki do wartości zapisanych w układzie pamięciowym (pamięć powinna być wcześniej zapisana).

V. Projektowanie układu sekwencyjnego.

Korzystając z możliwości systemu zaprojektować układ sekwencyjny zaproponowany przez Prowadzącego ćwiczenie.

Przykładowe zadanie:

(0)---P--->(3)---S--->(13)---W--->(8)---S--->(6)---W--->(5)---S--->(15)---P--->(0) Opis:

(x) - wartość licznika (aktywne wyjście QX dekodera D),

(x)---P--->(y) - zliczanie w przód od x do y, (x)---W--->(y) - zliczanie wstecz od x do y, (x)---S--->(y) - skok z wartości x do y. Sprawozdanie

Opisać funkcje poszczególnych elementów stanowiska. Przeanalizować na podstawie schematów zamieszczonych w instrukcji działanie układów US1 i US2. Przedstawić sposób realizacji zadania z punktu V niniejszej propozycji realizacji ćwiczenia.

Opracował dr inż. Sławomir Gryś